TC4（Ti-6Al-4V）钛合金作为开发最早的α+β型两相合金,因其优异的性能被广泛应用于航空航天、海洋舰船等领域。时至今日,TC4钛合金仍是各种钛及钛合金中产量最大,应用最广的王牌合金。电子束冷床熔炼技术（EBCHM）因其优异的除杂能力现已成为洁净钛及钛合金熔炼必不可少的先进技术。单次电子束冷床熔炼的合格钛及钛合金铸锭,不需经过锻压开坯就可直接轧制成材,可大幅度降低生产成本,对推广钛及钛合金的应用具有重要的意义。但目前使用单次电子束冷床熔炼的TC4钛合金铸锭存在表面质量不好（有裂纹）、组织不均匀、内部出现孔洞等问题。在电子束冷床熔炼TC4钛合金铸锭的过程中工艺参数直接影响着最终铸锭的质量。本文基于有限元模拟方法探讨了主要工艺参数对电子束冷床熔炼TC4钛合金铸锭凝固过程中温度场、凝固组织、流场及应力场的影响,旨在为实际生产中工艺参数设置提供科学的理论依据。论文首先针对某厂实际生产的TC4钛合金圆锭作为研究对象,对圆锭凝固过程进行模拟,分析了不同工艺参数对圆锭凝固过程温度场及凝固组织的影响,为实际TC4钛合金圆锭生产中工艺参数设置提供理论依据。其次,在课题组前期研究的基础上:考虑对流影响下对大规格TC4钛合金扁锭进行熔池形貌研究;对大规格TC4钛合金扁锭进行应力场研究。对TC4钛合金圆锭温度场模拟发现,随着浇注温度和拉锭速度的提高,固糊界面、糊液界面的振幅均增大。拉锭速度变化对熔池的影响要比浇注温度变化影响大。在对凝固组织模拟后发现,模拟结果与实验结果相吻合。随着浇注温度的升高,铸锭晶粒数量减少,平均晶粒半径增大。随着拉锭速度的提高,晶粒数量先增大后减小,平均晶粒半径先减小后增大。在本文模拟中,为防止出现拉漏的安全问题拉锭速度应控制在5.4×10-4 m/s以内。在对大规格TC4钛合金扁锭进行温度场+流场耦合模拟发现,耦合流场后熔池形貌和单一温度场相比有较大变化,具体是液相区变窄,糊状区体积增大,糊状区变的不规则并形成―触角‖深入固相区,凝固坯壳变薄。降低浇注温度、拉锭速度和增大溢流口面积均能有效减少扁锭的宏观偏析和质量缺陷,有助于提高扁锭质量。溢流口设置在结晶器宽面中心位置时,可以使结晶器两端获得相同的固液界面处曲率。最后,对大规格TC4钛合金扁锭进行应力场模拟发现,扁锭表面等效应力基本都在结晶器内形成,内部等效应力主要在结晶器外形成。表面等效应力最大的位置出现在结晶器内弯月面下方,内部等效应力最大位置则出现距离窄面92 mm处的中心区域。在本模拟条件下,浇注温度变化对扁锭应力场分布影响不大。随拉锭速度提高,扁锭表面和内部等效应力均有所下降。经热裂指数预测扁锭表面最易产生裂纹的位置依次是角部、窄面和宽面。最易产生内部裂纹的位置出现在距离窄面92 mm处的中心区域。